超高频rfid读写模块的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超高频RFID读写模块，包括电源管理电路、核心芯片、外围电路、射频前端电路和天线配置电路，所述电源管理电路将输入电源稳流控制并为其他电路提供对应的电源，所述外围电路包括使能电路、晶体震荡电路、锁相环电路，所述射频前端电路用于将核心芯片发射出来的射频信号经过前期处理输出到天线配置电路以及将天线配置电路返回的射频信号经过平衡不平衡转换后发送至核心芯片，所述天线配置电路用于将射频信号发送至天线和接收天线返回的射频信号。本发明采用模块化设计，将各个功能模块分别实现并连接，有效的将电路高度集成，极大地简化了电路设计，最大限度的减小了读写核心模块的体积，且应用范围广泛。
【专利说明】超高频RFID读写模块
【技术领域】
[0001]本发明属于射频识别【技术领域】，尤其涉及一种超高频RFID读写模块。
【背景技术】
[0002]随着普通百姓对RFID技术的了解越来越多，科技不断进步需求不断增长，各行各业对于大数据量和识别速度的需求也会不断增大。相对应的，随着技术革新和新材料的发明发现，RFID技术也将迎来前面发展，成本降低、数据量更大、灵敏度更高、识别速度更快，实现电子标签的功能多样化、系统网络化、兼容性更好，能够方便的嵌入到其他系统中，在各行各业中能够更加方便快捷的使用。与此同时，市场应用的发展也迫使硬件电路设计向小型化、低功耗、模块化的方向发展，单读写器多协议兼容和多读写器组网技术也将是RFID技术应用发展的方向。
[0003]未来几年中，RFID产业中高频市场的应用仍将占有大部分市场，但是超高频RFID技术的先天应用优势会促使其不断发展进步。国际公认的RFID频段划分中，各个频段的RFID技术特点各异均有其实用的应用场景。在我国，低频和高频的RFID应用模式已经相对成熟，也应经应用在很多场合，超高频RFID技术应用也在平稳快速发展，其优势非常明显，使用场景非常多。但是与高频相比，超高频RFID技术起步较晚，发展较为缓慢，除了铁路方面的几个大项目的推动外，其他领域的应用还不够广泛。但是超高频RFID技术在识别距离、数据交换速度、抗干扰能力、穿透性等方面具有明显优势。虽然我国超高频RFID相关产业实力较弱，技术能力有限有关，但是市场潜力巨大。相信随着市场的变化，需求的增加，全世界的将涌现一批从事超高频RFID技术研究的企业和研究机构，目前仍不够成熟的超高频RFID技术将会得到更大的重视和发展。
[0004]近年来，RFID市场发展迅速，应用范围不断拓展，市场需求越来越大，越来越多的公司投入其中。外国公司，如摩托罗拉等，已经推出了很成熟的RFID产品。虽然市面上的RFID读写器生产商已经初具规模，但是仍然存在体积较大、功耗较大、价格较高等问题。随着政府部门对物联网行业的重视，国内对于RFID产品的需求正在不断增大。
【发明内容】
[0005]本发明为了解决【背景技术】中所涉及的技术问题，提供了一种超高频RFID读写模块。
[0006]本发明的技术方案是:一种超高频RFID读写模块，包括电源管理电路、核心芯片、外围电路、射频前端电路和天线配置电路，所述电源管理电路将输入电源稳流控制并为其他电路提供对应的电源，所述外围电路包括使能电路、晶体震荡电路、锁相环电路，所述射频前端电路用于将核心芯片发射出来的射频信号经过前期处理输出到天线配置电路以及将天线配置电路返回的射频信号经过平衡不平衡转换后发送至核心芯片，所述天线配置电路用于将射频信号发送至天线和接收天线返回的射频信号。
[0007]综上所述，本发明具有以下优点: 本发明采用模块化设计，将各个功能模块分别实现并连接，有效的将电路高度集成，并选取集成有微控制器、基带处理电路、射频收发电路的核心芯片，极大地简化了电路设计，最大限度的减小了读写核心模块的体积。具有小型化、低功耗、有效识别距离较大、可嵌入其他设备的特点，且应用范围广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实施例的结构原理图；
图2是图1中电源管理电路的具体电路图；
图3是图1中核心芯片及外围电路的具体电路图；
图4是图3中外围电路中晶体振荡电路的具体电路图；
图5是图1中射频如端电路的具体电路图；
图6是图1中天线配置电路的具体电路图。
【具体实施方式】
[0009]下面结合附图以实施例对本发明作进一步说明。
[0010]如图1所不，一种超闻频RFID读与I旲块,包括电源管理电路、核心芯片、外围电路、射频前端电路和天线配置电路，所述电源管理电路将输入电源稳流控制并为其他电路提供对应的电源，所述外围电路包括使能电路、晶体震荡电路、锁相环电路，所述射频如端电路用于将核心芯片发射出来的射频信号经过前期处理输出到天线配置电路以及将天线配置电路返回的射频信号经过平衡不平衡转换后发送至核心芯片，所述天线配置电路用于将射频信号发送至天线和接收天线返回的射频信号。
[0011]在核心芯片的控制下，本读写核心模块能够根据使用情况控制功耗，提供三种状态:工作状态、睡眠状态、待机状态，在工作状态下，各个子电路均正常运转，射频前端电路发送载波，载波信号在经过处理后发送至天线配置电路通过天线发射，在有效识别范围内的电子标签识别到后做出对应操作并发射返回信号，返回信号如果超过读写核心模块的阈值，天线配置电路将通过天线接受到该信号并发送至射频前端电路，经过滤波、解调后的信号再通过基带处理后转换为差分信号，发送至核心芯片进行处理。在这个过程中，射频前端电路还能够监视射频信号的功率，返回信号功率过大会对核心芯片造成严重损害，射频前端电路将起到功率监测及保护的功能。电源管理电路在此过程中将为各个子电路提供所需的既定LDO电压信号，电源的稳压和滤波将直接影响到读写核心模块的工作效率，而且射频前端电路中的数字信号部分和模拟信号部分应当分开供电以便保证两种信号之间的隔罔度。
[0012]下面将对各个子电路的详细电路设计进行说明。
[0013]图2是电源管理电路图，该电路将为各个子电路提供工作电压，由于射频单元中的数字部分和模拟部分需要单独供电，所以经过稳压后将产生两个3.3V的输出支路，具体的电路设计如图2所示。本读写核心模块采用5V供电，VDD_IN输入后，经过滤波电容滤除可能存在的高频噪声后输入到电源管理电路的三个核心芯片Ull，U21和U31，在输入引脚之前，为了能够最大可能的保证电源的纯净，添加了接地滤波电容来进一步滤除高频噪声。与此同时，为了方便调试测试，在此处添加0Ω电阻作为测试节点。此处以U31为例，将滤波后的5V电源连接至电源芯片的输入端2脚和使能端I脚，3脚接地，在接地过程中应当添加一个电容来降低高频噪声。为了能够直观的观察电源管理电路的工作情况，在电源管理芯片的输出点添加电压指示灯，当正常输出电源时，指示灯亮。如图2所示，输出端VDD_33为射频芯片中的模拟部分、震荡电路提供3.3V电压，VDD_33_1为核心芯片中的数字部分提供电压。U31的输出引脚4脚将输出3.6V电压，经过稳压后，链接至电压指示灯，稳压电源将为晶体震荡电路和射频如端电路提供3.3V电压。
[0014]核心芯片的选取直接决定了整个读写核心模块的体积、性能及各项参数，通过对比市面上的主流射频芯片，本实施例选取了 PR9000作为核心芯片，其具有集成度高、体积小、功耗低等优点，而且内部集成可微控制器、基带处理路、存储器等，工作在840MHz-960MHz频段。图3为核心芯片及外围电路图，包括了核心芯片以及保证芯片正常工作的保证电路和对外接口电路。Ul的I脚未接电阻为核心芯片提供参考电流，2脚和12脚链接3.3V电压输入，为芯片的模拟部分提供电源，核心芯片利用13脚和14脚输出射频信号，最大输出功率可以达到8.5dBm, 6脚和7脚是射频接收端，接收灵敏度为_86dBm，接收到的差分射频信号只要高于该值，核心芯片就能够设别射频信号，17脚链接锁相环电路，22脚和43脚链接3.3V电源，为核心芯片的数字部分提供电源，24脚是芯片复位引脚，46脚为芯片使能端，连接高电平有效，48脚为震荡输入端，链接晶体震荡电路输出的震荡信号。
[0015]晶体震荡电路如图4所不,本发明选用振荡电路的核心芯片为晶体振荡器KT3225(U3),VDD_ 33输入3.3V电压，经过滤波电容后链接U3的4脚，经过分压电阻后链接I脚，2脚接地，3脚输出保证核心芯片运行的19.2MHz震荡信号，经过格力电容后连接核心芯片的震荡信号输入脚48脚。
[0016]图5和图6为射频前端电路和天线配置电路，射频前端电路的主要功能是将核心芯片输出的差分信号输入转换为单端射频信号输入到天线管理电路和将天线管理电路返回的单端信号转换为差分信号输入到核心芯片，其中差分信号与单端信号之间的转换即平衡-不平衡转换电路是该电路的核心。如图6所示，其主要功能是将核心芯片输出的差分射频信号转换为单端输出，选取的平衡-不平衡转换器为0900BL18B200 (U2)，核心芯片输出的查分射频信号经过匹配网络电路平衡信号强度后输入到U2的4脚和6脚，最大信号强度为8.5dBm,电源管理电路的输出VDD33_3提供3.3V的供电电压，利用滤波电容滤除高频噪声后接入。I脚和3脚接地，2脚是将两条差分信号合成的单端信号输出端，信号经过低通滤波网络后链接至定向耦合器U5的I脚，定向耦合器的2脚输出信号经过低通滤波其后链接射频天线，将射频信号发送出去。反射信号经过3脚输出，低通滤波后链接至核心芯片的6脚，将天线接收到的射频信号输入到核心芯片，基带处理电路处理后由微处理器对其中的信息进行处理。
[0017]以上说明仅仅是对本发明的解释，使得本领域普通技术人员能完整的实施本方案，但并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，这些都是不具有创造性的修改。但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
【权利要求】
1.一种超高频RFID读写模块，其特征在于:包括电源管理电路、核心芯片、外围电路、射频前端电路和天线配置电路，所述电源管理电路将输入电源稳流控制并为其他电路提供对应的电源，所述外围电路包括使能电路、晶体震荡电路、锁相环电路，所述射频如端电路用于将核心芯片发射出来的射频信号经过前期处理输出到天线配置电路以及将天线配置电路返回的射频信号经过平衡不平衡转换后发送至核心芯片，所述天线配置电路用于将射频信号发送至天线和接收天线返回的射频信号。
【文档编号】G06K17/00GK103971147SQ201410229471
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月23日 优先权日:2014年5月23日
【发明者】赵文强, 蒋晖, 马明焱, 郭喜, 余强 申请人:中山达华智能科技股份有限公司